专利名称：以纳米铜和铝金属粉末为基体的高灵敏度温度传感器件制造方法
技术领域：
本发明涉及一种以纳米金属粉末为基体，制造高灵敏度温度传感器件的方法，属 于温度传感器件制造工艺技术领域。
背景技术：
；此发明属测量技术，应用于对汽车、航空器发动机、电机、应用低温冷冻工艺的原 子反应堆等领域的工作温度进行精确控制。众所周知，在工业和科研领域中测量物体的温度用的是导线温差电偶。它的缺点 是灵敏度低和传感惰性。为了精密测量而使用电阻温度计——薄膜半导体装置平面锗温度计已为人所 知。该装置具有η型(η结)导电性锗的热敏层、合金的砷和镓ρ型(ρ结)锗薄层表面附 着的砷杂质密度超过镓杂质密度。在热敏层和ρ-η结板之间必然存在着结板锗热敏层的电 绝缘性，电流输出端连接到锗热敏层上。当温度发生变化时平面锗温度计热敏层的电阻也 发生变化。借助于校准的温度计的参数和阻抗的测量数值即可测定需测的温度。这种测量仪器的缺点是原材料价格昂贵，制造工艺复杂，测量温度的范围很小。大家知道，阻抗的温度在外部磁场下一般适用于较大的范围在1至300开尔之间。 这种温度计的热敏元件是由Ml型晶体状硅炭化物和合金氮化形成，在硅碳化物晶体增长 的过程中从气相中实现的合金化。制成的热敏元件是尺寸为6X2X0. 5mm的平行六面体。这种测量装置的缺点同样是制作工艺复杂。高灵敏度温度传感器件发明的目的是使用电爆炸法获得的纳米金属粉末制成一 种全新概念的测量仪器。取一直径为小于0. 3微米、长度为30至50毫米的短金属丝，放入充满氩气的容器 中，加上时间小于1微米的高压脉冲(30至50千伏)，使金属丝周围产生压缩电磁场(达 100至150千帕)，这时被破坏的材料在熔化和蒸发的温度下保留下来。随后加热到2至4 万开尔文，使它产生非常高的电阻抗，以至流动暂时停止了，压缩电磁场也消失了。过热和 过度压缩的金属丝以超音速(1至1. 5千米/秒)膨胀成直径为50至100纳米的气溶胶颗 粒。然后快速绝热冷却形成具有特殊物理和化学性能的复合型的稳性结构，所获得的纳米 粉在保存时是稳定的。将粉末压制成直径为6毫米、厚度为1毫米的小“药片”状，就可用于做温度测量 用的传感器件。由铜和铝电爆法制成的小“药片”具有很高的电阻抗，而在加热情况下电阻抗大幅 度下降。铜粉“药片”的电阻抗在室温下是几百兆欧姆，而将其加热到200°C时，电阻降到几 百欧姆，再将其冷却下来，通过加热-冷却几个周期的反复过程，可以观察到完全相同的结 果。(温度阻抗曲线见说明书附图
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发明内容
本发明的目的是提出一种采用纳米金属粉末为基体制备高灵敏度温度传感器件。本发明以纳米金属粉末为基体，制造高灵敏度温度传感器件的制造方法，主要是 采用纳米铜粉或铝粉，该粉末是采用电爆炸法，在氩气中产生而得到的。该方法主要包括以 下几个工艺步骤1、取直径小于0.3微米，长为30至50毫米金属丝，放入氩气中，加上时间小于1 微秒电脉冲，使金属丝周围产生压缩电磁场，使金属丝融化蒸发，形成50至100纳米白色气 溶胶颗粒，然后绝热冷却，形成纳米金属粉末。2、将金属粉末压制成直径为6毫米，厚为1毫米的圆形薄片状金属片。3、在药片两端焊接上金属导线做引线，就形成了以纳米金属粉末为基体的高灵敏 度温度传感器件。本发明基本原理高灵感度温度传感器件是具有压缩粉末制成的“药片”状热敏元件，元件端面焊接 金属丝制成电流输出端，其特性是用纳米铜粉或铝粉为制造“药片”的原料，而铜粉(或铝 粉)是用氩气包裹的铜丝(铝丝)采用电爆炸法获得的。将粉末压制成直径为6毫米，厚 度为1毫米的薄片。在其端面焊接上金属引线，就成为用于测量温度的传感器件。该传感 器件具有很高的电阻特性，最高阻抗用电阻表放在最大量程测量达到极限位置，在常温下 达到几百兆欧，在慢慢加热情况下，电阻值大幅下降，加热到150°C以上时，电阻值小于120 欧姆。本发明的优点和效果一是与传统温度传感器件不同的优点在于材料使用纳米金属粉末，该粉末是用氩 气包裹的金属丝，通过电爆炸法得到的。因而，相比于市场上现有的传统传感器使用贵金属 做测温材料，具有材料廉价、高灵敏度特点，可大幅降低传感器生产成本。二是该方法制成传感器是圆片状，可以耐高温，传输大电流，具有较高的机械程 度，不易折断损坏等优点。另外，还可根据使用场合和环境不同做成不同的形状和尺寸。三是该方法制成传感器件，具有阴抗对温度敏感度高的特性，因而可用于制造高 精度温度仪表或温度计及其它用于精度测温的设备，对环境或工作温度进行精确测量。
权利要求
1.以纳米铜和铝金属粉为基体制造高灵敏度温度传感器件的方法，是采用纳米铜粉或 铝粉，该粉末是采用电爆炸法，在氩气中产生而得到的。该方法包括以下几个工艺步骤(1)取直径小于0.3微米，长为30至50毫米铜或铝金属丝放入充满氩气密闭容器中， 加工时间小于1微秒电脉冲，使金属丝周围产生压缩电磁场，使金属丝融化蒸发，形成50至 100纳米白色气溶胶颗粒，然后绝热冷却，形成纳米金属粉末。(2)将金属粉末压制成直径为6毫米，厚为1毫米的圆形薄片状金属片。(3)在金属片两端焊接上金属导线做引线，就形成了以纳米铜和铝金属粉末为基体的 高灵敏度温度传感器件。
2.根据权利要求一所述的纳米铜和铝金属粉末为基体的高灵敏度传感器的制造方法， 其特征在于，所述的加工技术中，所使用的粉末是用电爆炸法，在氩气中生产的纳米铜或铝 金属粉，采用压力设备在一定压力下，而得到直径6毫米、厚度1毫米纳米金属片。
全文摘要
本发明涉及一种以纳米铜和铝金属粉末为基体，制造高灵敏度温度传感器的方法。该发明主要有使用电爆炸法生产纳米铜和铝金属粉，然后使用压力工具将其压成小“药片”状薄片，从而得到高灵敏度温度传感器件。本发明方法制得的高灵敏度温度传感器件常温具有很高阻值，而在加温情况下，逐渐温度递增到摄氏150℃时阻值为几百欧。所以，可使用其对温度高度敏感特性制成温度传感器，用于需要高精度和高敏感度测量场合。
文档编号G01K7/16GK102095518SQ20101058847
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月15日 优先权日2010年12月15日
发明者伊万诺夫·格纳季·瓦西里耶维奇, 萨维内赫·瓦吉姆·尤里耶维奇, 迟国栋, 顿钦柯·瓦列里·阿列克谢耶维奇 申请人:简曲清, 迟国栋